Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

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Ohrbert
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Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#1

Beitrag von Ohrbert »

Ich mache ein neues Thema wo technische Details über die Implementierung der Funktionen in Hörgeräten diskutiert werden können.
Hier mal ein paar Fragen zum Aufwärmen:

- Wie funktioniert die Unterdrückung von Windgeräuschen (bei Phonak: WindBlock)? Mein Tipp wäre, dass hier mit Gegenschall (Noise Canceling) gearbeitet wird weil sich das vermutlich vom Frequenzspektrum recht gut erkennen lässt weil es doch ein sehr typisches Geräusch ist. Allerdings ist ist es wohl ein ziemlich breitbandiges Rauschen.

- Was machen die Anpassformeln in der Software? Wird daraus "nur" die Verstärkung in der Frequenzbändern abgeleitet oder passiert im Hintergrund noch mehr? Könnte ich also zB für ein Programm nach NAL/NAL2 einstellen und für ein anderes Programm nach DSLv5 wenn ich mir vorher die Verstärkungsparameter merke und dann händisch eintrage?

- Wie funktioniert die Impulsschallunterdrückung (Sound Relax bei Phonak)? Ich hätte angenommen, dass diese bei Schallspitzen auf einem Ohr einfach die Verstärkung momentan runterdreht. Ich habe manchmal aber den Eindruck, dass dies nicht nur für das eine Ohr gilt das der Schallquelle zugewandt ist sondern dass für kurze Zeit die Lautstärke bei beiden HGs runtergedreht ist. Oder täusche ich mich da?

Gruß.
Norbert
Phonak P70
Akustik Alex
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#2

Beitrag von Akustik Alex »

Ohrbert hat geschrieben: 5. Mai 2022, 15:04 Ich mache ein neues Thema wo technische Details über die Implementierung der Funktionen in Hörgeräten diskutiert werden können.
Hier mal ein paar Fragen zum Aufwärmen:

- Wie funktioniert die Unterdrückung von Windgeräuschen (bei Phonak: WindBlock)? Mein Tipp wäre, dass hier mit Gegenschall (Noise Canceling) gearbeitet wird weil sich das vermutlich vom Frequenzspektrum recht gut erkennen lässt weil es doch ein sehr typisches Geräusch ist. Allerdings ist ist es wohl ein ziemlich breitbandiges Rauschen.

- Was machen die Anpassformeln in der Software? Wird daraus "nur" die Verstärkung in der Frequenzbändern abgeleitet oder passiert im Hintergrund noch mehr? Könnte ich also zB für ein Programm nach NAL/NAL2 einstellen und für ein anderes Programm nach DSLv5 wenn ich mir vorher die Verstärkungsparameter merke und dann händisch eintrage?

- Wie funktioniert die Impulsschallunterdrückung (Sound Relax bei Phonak)? Ich hätte angenommen, dass diese bei Schallspitzen auf einem Ohr einfach die Verstärkung momentan runterdreht. Ich habe manchmal aber den Eindruck, dass dies nicht nur für das eine Ohr gilt das der Schallquelle zugewandt ist sondern dass für kurze Zeit die Lautstärke bei beiden HGs runtergedreht ist. Oder täusche ich mich da?

Gruß.
Norbert
Hey Norbert,

ganz kurz und knapp:
1.) Die Windgeräuschunterdrückung erkennt zunächst die Verwirrbelungen am Mikrofon, da Wind die Membran wesentlich mehr auslenkt als Schall das tut. Die Reaktion darauf ist bspw. das Abschlaten eines Mikrofons (damit sind die Windgeräusche schonmal halbiert) und eine Verstärkungsreduktion in bestimmten Frequenzbändern und für gewisse Eingangspegel.

2.) Die Anapssformeln dienen grundlegend der Verstärkungsberechnung. Zum einen frequenzabhängig, zum anderen abhängig von dem Eingangspegel (Kompression). Theoretisch kannst du dir also die Parameter merken und übernehmen. Es spielen aber noch mehr Einstellmöglichkeiten mit ein bei der Vorberechnung. Z.b. Sprache, Geschlecht, Alter, Tragerfahrung, Okklusionsmanager, usw. usf. DSL ist also nicht gleich DSL. Nur in der isolierten Theorie.

3.) Ja, es ist tatsächlich eine Verstärkungsreduktion mit sehr niedriger Regelzeit. Liegt das Impulsgeräusch auf der Gegenseite laut genug an, wird hier natürlich mit reduziert. Auch eine generelle binaurale Kopplung wäre denkbar. Ob es das aber tatsächlich gibt, weiß ich gar nicht.

Besten Gruß,
Alex
Ohrenklempner
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#3

Beitrag von Ohrenklempner »

Ich darf noch ergänzen? :D

1) Noise Canceling ist ein netter Gedanke, aber wenn ein ankommendes Geräusch einfach phasenverdreht addiert wird, kommt am Ende Null raus. Da ist es wesentlich einfacher, die Verstärkung zu reduzieren und bringt das gleiche Ergebnis.
Bei Widex arbeitet die Windgeräuschunterdrückung binaural und mit spektraler Subtraktion. Das Windrauschen links und rechts ist unterschiedlich, aber wenn gleichzeitig noch jemand spricht, sind diese Signalkomponenten auf beiden Ohren spektral gleich. Das nutzt die Technik und subrahiert die links und rechts unterschiedlichen spektralen Anteile (=Wind) aus dem Gesamtsignal heraus.

2) Da hab ich nix hinzuzufügen. Doch: Bernafon und Oticon sind die einzigen Hersteller, die gezielt pro Hörprogramm eine andere Anpassformel berechnen können.

3) Impulsschallunterdrückung arbeitet nicht binaural, das ist auch gar nicht notwendig. Zum technischen Detail: Wenn die Intensität eines Signals eine definierte Flankensteilheit übersteigt dann greift ein Kompressionsalgorithmus mit extrem kurzem Attack und Release, also extrem kurzer Ein- und Ausschwingzeit. Dieses Feature arbeitet pro Kanal, das heißt, dass bei "tonalem" Impulsschall (z.B. "Klirr!" oder "Popp!") das Gesamtsignal relativ unbearbeitet bleibt.

Schön, wenn's blubbert. :D
Ohrbert
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#4

Beitrag von Ohrbert »

Zu 1) Was Alex schreibt kann ich insofern nachvollziehen, dass natürlich ein Abschalten eines Mikrofons und die Reduktion der Verstärkung einen gewünschten Effekt bringt. Wie man eine stärkere Auslenkung der Membran erkennen kann ist mir nicht klar, ich würde annehmen dass die Auslenkung der Membran mit der Amplitude des resultierenden elektrischen Signals korreliert. Ok - anders als bei Impulsschall wäre das hier dann ein dauerhaft lautes Signal. Da kann die Automatik schon mal leiser drehen - ist ja egal ob das Wind ist oder ein Presslufthammer.
Mit dem Noise Canceling habe ich mir das eher so vorgestellt wie Ohrenklempner das bei Widex beschreibt - nur einfacher. Der Wind der über die Mikrofone streicht produziert ja ein ganz spezifisches Geräusch. Das könnte man ja abgespeichert haben. Wir nun "Wind" erkannt, dann müsste man "nur" die Lautstärke und Phasenlage des ankommenden Signals detektieren und dann den aufgenommen, abgespeicherten Windsoundzum Eingangssignal mischen und abspielen. Übrig bleibt dann alles außer dem Windgeräusch. Kann dann getrennt nach Hörgerät passieren.

zu 2) So habe ich mir das eh gedacht. Mein Akustiker meinte, die Anpassformel macht intern noch ganz gefinkelte Sachen und ich war der Meinung, dass da eben nur die "Verstärkungstabelle" rausfällt. Diese manuell anzupassen ist zumindest bei Phonaks Target eine Spielerei weil sich die Verstärkungen nicht unabhängig pro Kanal eingeben lassen. Mit etwas geduld kommt man aber gut hin.

zu 3) Binaureal macht für mich auch keinen Sinn. Ich hatte nur manchmal den Eindruck dass das so ist. Zb ich klatsche vor dem linken Ohr und habe das Gefühl, dass das rechte Ohr kurz mal runtergedrosselt wird - obwohl dort nicht das laute Klatschgeräusch angelegen ist. Aber das kann natürlich noch viele andere Ursachen (Schallreflexionen, meine Verwirrtheit, ...) haben.
Wenn ich Ohrenklempner richtig verstanden habe dann funktioniert die Unterdrückung bei breitbandigen plötzlich auftretenden Signalen nicht so gut wie bei welchen die sich nur in einem oder wenigen Frequenzbändern abspielen.

4) Was wird denn bei Noise Block (Phonak - Reduktion von Hintergrundgeräuschen) gemacht? Wird da einfach nur das Verstärkungsverhältnis zwischen sprachrelevaten und unrelevanten Frequenzbändern angepasst?

5) Wirklich spannend wirds ja dann, wie die Hersteller die Automatiken für die Programmumschaltung realisieren. Das stelle ich mir dann aber schon wirklich ziemlich komplex vor. Da stelle ich mir das so vor, dass über ein Zeitfenster immer das empfangene Signal analysiert wird. zB breitbandige relativ lautes Signal mit einzelnen Spitzen im Sprachbereich = Verstehen im Störgeräusch. Aber zB Phonak verwendet dann ja auch noch weitere Sensoren wie den Bewegungssensor um hier zu erkennen ob man still sitzt (zB Restaurant -> Fokusieren der Mikrofone) oder herumgeht (Aufweiten der Richtcharakteristik).


Vielen Dank an euch Profis, ich finde die Infos echt interessant! :clap:
Phonak P70
Akustik Alex
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#5

Beitrag von Akustik Alex »

Hey Ohrbert,

ich kann dir zwar grad nicht ausführlich antworten, aber dir ein paar Infos beifügen. Mit ein bisschen suchen, findet man einige Details:

https://www.phonakpro.com/com/en/resour ... brary.html

Besten Gruß,
Alex
Ohrenklempner
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#6

Beitrag von Ohrenklempner »

1)
Ohrbert hat geschrieben: 5. Mai 2022, 22:32 Der Wind der über die Mikrofone streicht produziert ja ein ganz spezifisches Geräusch. Das könnte man ja abgespeichert haben. Wir nun "Wind" erkannt, dann müsste man "nur" die Lautstärke und Phasenlage des ankommenden Signals detektieren und dann den aufgenommen, abgespeicherten Windsoundzum Eingangssignal mischen und abspielen. Übrig bleibt dann alles außer dem Windgeräusch. Kann dann getrennt nach Hörgerät passieren.
Das klappt leider nicht, weil ein Geräusch nicht gleich ein Geräusch ist, auch wenn es exakt genauso klingt, kann man beide Signale nicht phasenverschieben und dadurch auslöschen, da sie unterschiedlich bleiben. Windgeräusch ist ein sehr zufälliges und unregelmäßiges Rauschen, Prasseln, Flattern, das lässt sich nicht einfach wegrechnen. Noch schwieriger ist es, ein 70dB-Nutzsignal (Sprache) aus diesem Geräusch herauszufiltern, wenn das Geräusch einen Mikrofonpegel von 110 dB erzeugt.
Glaub mir, das ist ne extrem anspruchsvolle Geschichte. Darüber zerbrechen sich technische Audiologen und Inschenjöre schon Jahrzehnte lang den Kopf. Tonaufnahmen im Wind werden daher auch immer mit solchen riesigen Plüschpuscheln auf dem Mikrofon gemacht.
Spannend finde ich die Geschichten, wo beispielsweise ein Sprachsignal vom weniger windbelasteten Mikrofon auf die andere Ohrseite (mit Wind) übertragen wird.

2)
Ohrbert hat geschrieben:Mein Akustiker meinte, die Anpassformel macht intern noch ganz gefinkelte Sachen und ich war der Meinung, dass da eben nur die "Verstärkungstabelle" rausfällt.
Bei den "klassischen" Anpassformeln (NAL, DSL und so) spuckt der Rechner wirklich nur die Verstärkungen, Kompressionen, Kniepunkte und Begrenzungen (MPO) aus, je nachdem, was die Formel alles hergibt. Die herstellereigenen Formeln beeinflussen evtl. noch andere Features und unterstützen breitere Frequenzgänge.

4)
Ohrbert hat geschrieben:Was wird denn bei Noise Block (Phonak - Reduktion von Hintergrundgeräuschen) gemacht? Wird da einfach nur das Verstärkungsverhältnis zwischen sprachrelevaten und unrelevanten Frequenzbändern angepasst?
Bei Phonak weiß ich es nicht ganz genau, aber ich glaube, ja.
Klassisch gibt es die zwei Möglichkeiten: Detektion der Frequenzbänder, bei denen ein monotones Signal überwiegt und Reduktion der Verstärkung. Und es gibt das Wienerfilter, welches Geräusche in Sprachpausen eliminiert. Da wird's mir dann aber auch langsam etwas kompliziert. Die Algorithmen zur Geräuschunterdrückung sind wohlbehütete Geheimnisse der Hersteller.

5)
Ohrbert hat geschrieben:Wirklich spannend wirds ja dann, wie die Hersteller die Automatiken für die Programmumschaltung realisieren. Das stelle ich mir dann aber schon wirklich ziemlich komplex vor. Da stelle ich mir das so vor, dass über ein Zeitfenster immer das empfangene Signal analysiert wird. zB breitbandige relativ lautes Signal mit einzelnen Spitzen im Sprachbereich = Verstehen im Störgeräusch. Aber zB Phonak verwendet dann ja auch noch weitere Sensoren wie den Bewegungssensor um hier zu erkennen ob man still sitzt (zB Restaurant -> Fokusieren der Mikrofone) oder herumgeht (Aufweiten der Richtcharakteristik).
Ja, das ist schon spannend! Sonova (Phonak) und Widex sind die einzigen, die Hörsituationen in "Schubladen" stecken und die Features entsprechend angepasst werden. Widex kann auch Popmusik von klassischer Musik unterscheiden, oder ob man mit einer kleinen Gesellschaft an einem Tisch sitzt (Restaurant), sich in einer Menschenmenge befindet oder einfach nur in einer Stadt-Umgebung.
Ohrbert
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#7

Beitrag von Ohrbert »

Ich habe wieder eine technische Frage: was macht ein Okklusionsmanager und wie funktioniert er?
Phonak P70
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#8

Beitrag von Akustik Alex »

Eigentlich tut der nicht viel, er senkt nur die Verstärkung für tiefe Töne ab und komprimiert hier ggf. mehr. Eigentlich eine völlig überflüssige Funktion. Besonders dann, wenn man mit Percentilmessung anpasst. Im Prinzip ist es nur ein Knopf für Faule ;)
Man könnte es auch als LoCut bezeichnen, was aber technisch nicht das gleiche ist.
Ohrbert
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#9

Beitrag von Ohrbert »

OK, danke!
Dann funktioniert die Einstellung nach meiner Einschätzung so (beziehe mich hier auf Phonak Target):
1. Es wird das Audiogramm inklusive Unbehaglichkeitsschwelle in der Software hinterlegt
2. Ausgehend von der ausgewählten Anpassformel wird prinzipiell einmal die Verstärkung in den Freqzenzkanälen erstellt.
3. Die sich ergebenden Werte werden dann noch einmal von den Zusatzeinstellungen "Kompression" und "Okklusionsmanager" beeinflusst.
Das ergibt dann die Basisanpassung, in den Feineinstellungen kann man dann noch mal mehr oder weniger individuell die Verstärkungen manuell anpassen. Mehr oder weniger weil die Software die Einstellungen nicht komplett unabhängig zulässt sondern immer auch die Nebenkanäle mitnimmt. Offenbar geht Phonak davon aus, dass der Audiologe nicht genau weiß was er da mit der Kompression anstellt.

Wenn man nicht an manuell an den Verstärkungen drehen kann oder will dann kann man auf der Seite mit den Hörproben herumschrauben, was sich wiederum auf die Verstärkungen auswirkt. Also was für die unerfahrenen Akustiker die aus der Kundenbeschwerde "zu laut", "zu hallig", "zu dumpf",... nicht direkt auf die Verstärkungseinstellungen in den Frequenzbändern schließen können oder wollen.

Richtig?
Phonak P70
Ohrenklempner
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#10

Beitrag von Ohrenklempner »

Soweit ist das richtig!
Ohrbert hat geschrieben: 29. Jun 2022, 10:18Offenbar geht Phonak davon aus, dass der Audiologe nicht genau weiß was er da mit der Kompression anstellt.
Das stimmt auch. Das Ganze ist aber weder von Phonak als auch von den anderen HG-Herstellern aber nicht als Affront gegen die ausgebildeten Gesundheitshandwerker gemeint. Hörgeräte werden ja weltweit angepasst, auch in Regionen, wo es so etwas wie "Hörakustiker" nicht gibt. Diese "Deppenregler" und "Anpass-Assistenten" usw. gibt es in den Anpassprogrammen aller Hersteller.
Brittany
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#11

Beitrag von Brittany »

Hi Ohrenklempner,

das ist ein total guter und wirklich wichtiger Hinweis. Das wird ja gerne mal vergessen, dass es nicht überall so luxuriös zugeht wie bei uns!

Brittany
Rancher
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Re: Wie funktionieren Hörgeräte? Achtung, es wird technisch!

#12

Beitrag von Rancher »

Ich hole mal diesen Thread nach oben.
Vielleicht kann er weiter gesponnen werden.
Auf jeden Fall schon einmal vielen Dank für die guten Erklärungen von Akustik Alex und Ohrenklempner.
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Beidseitig Phonak Audéo Lumity 90-R
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